Μονάδα:
Κατεύθυνση Σχεδίασης Ολοκληρωμένων ΚυκλωμάτωνΠληροφορική
Ημερομηνία κατάθεσης:
2017-10-24
Συγγραφέας:
Παντελούκας Αλέξανδρος
Στοιχεία επιβλεπόντων καθηγητών:
Αντώνης Πασχάλης, Καθηγητής, Τμήμα Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών, Εθνικό Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών (ΕΚΠΑ)
Πρωτότυπος Τίτλος:
Συσχεδίαση υλικού-λογισμικού και υλοποίηση σε Xilinx Zedboard ενσωματωμένου συστήματος με βάση το πρωτόκολλο επικοινωνίας AXI4
Γλώσσες εργασίας:
Ελληνικά
Μεταφρασμένος τίτλος:
Συσχεδίαση υλικού-λογισμικού και υλοποίηση σε Xilinx Zedboard ενσωματωμένου συστήματος με βάση το πρωτόκολλο επικοινωνίας AXI4
Περίληψη:
Τα τελευταία χρόνια η σχεδίαση ενσωματωμένων συστημάτων έχει εξελιχθεί στον βαθμό που η επιμέρους σχεδίαση των δύο κυρίων συστατικών ενός συστήματος (υλικό και λογισμικό) γίνεται παράλληλα. Οι σχεδιαστικές επιλογές αναφέρονται όχι μόνο στην σχεδίαση ενός αποδοτικού και εύρωστου συστήματος αλλά και στο ποιες επιμέρους εργασίες θα εκτελέσει το υλικό και ποιες το λογισμικό.
Σκοπός αυτής της εργασίας είναι η σχεδίαση ενός ενσωματωμένου συστήματος που θα αποτελείται από προγραμματιζόμενη λογική (υλοποιημένη σε FPGA) και από την κύρια επεξεργαστική μονάδα (CPU). Η πλακέτα Zedboard της Xilinx προσφέρει την προγραμματιζόμενη λογική και την επεξεργαστική μονάδα μέσα στο ίδιο ολοκληρωμένο κύκλωμα με αποτέλεσμα την υψηλής απόδοσης επικοινωνία μεταξύ υλικού-λογισμικού.
Στην παρούσα εργασία η επικοινωνία μεταξύ υλικού-λογισμικού πραγματοποιήθηκε με βάση το πρωτόκολλο AXI4 [1]. Αποτελεί πρωτόκολλο τέταρτης γενιάς για επικοινωνία ARM επεξεργαστών με περιφερειακή λογική που περιλαμβάνεται σε ένα σύστημα.
Το εργαλείο της Xilinx Vivado (το οποίο είναι το κύριο εργαλείο που χρησιμοποιήθηκε στην εργασία) απλουστεύει και επιταχύνει την διαδικασία της σχεδίασης ενσωματωμένων συστημάτων λόγω της ευρείας προσφοράς σε προσχεδιασμένα IP-blocks (intellectual property) τα οποία επικοινωνούν με βάση το πρωτόκολλο AXI4.
Τα κύρια βήματα που ακολουθήθηκαν για την σχεδίαση και υλοποίηση του ενσωματωμένου συστήματος είναι τα εξής: α) Σχεδίαση απλής λογικής επεξεργασίας δεδομένων σε γλώσσα VHDL, β) Σχεδίαση ενσωματωμένου συστήματος με χρήση IP-blocks από το εργαλείο Vivado, γ) Επεξεργασία/σχεδίαση των AXI4 διεπαφών της προγραμματιζόμενης λογικής με την επεξεργαστική μονάδα, δ) Ανάπτυξη απλού προγράμματος σε γλώσσα προγραμματισμού C, το οποίο εκτελείται από την επεξεργαστική μονάδα, ε) ολοκλήρωση, υλοποίηση και επαλήθευση λειτουργίας του συστήματος σε πλακέτα Xilinx Zedboard.
Τα αποτελέσματα της εργασίας παρουσιάζουν εξαιρετικό ενδιαφέρον καθώς η συσχεδίαση υλικού-λογισμικού είναι ιδιαίτερα απλουστευμένη. Το σύστημα που σχεδιάστηκε δίνει τη δυνατότητα στον εκάστοτε σχεδιαστή υλικού ή λογισμικού να ενσωματώσει την λογική του (HDL κώδικα / C πρόγραμμα) και να παράγει γρήγορα και αποδοτικά ένα ολοκληρωμένο σύστημα.
Κύρια θεματική κατηγορία:
Τεχνολογία – Πληροφορική
Λέξεις-κλειδιά:
Σύστημα-σε-Ψηφίδα, πρωτόκολλο επικοινωνίας, συσχεδίαση υλικού-λογισμικού, υλοποίηση σε FPGA
Αρ. σελίδων ευρετηρίου:
1
Αρ. βιβλιογραφικών αναφορών:
6
